슬라이딩모드 제어기를 이용한 공기압 실린더 구동장치의 강인제어 (Robust Control of Pneumatic Cylinder Driving System using Sliding Mode Controller)

서지정보

· 발행기관 : 한국동력기계공학회
· 수록지 정보 : 동력시스템공학회지 / 21권 / 6호 / 101 ~ 109페이지
· 저자명 : 장지성, 한승훈

초록

공기압 구동 시스템은 압축공기를 작동유체로 사용하므로 중량당 출력비가 높고, 주위 환경을 오염시키지 않는 등의 장점이 있으므로 공기압 로봇, 정밀 위치제어, 진동 절연 등으로 그 적용 범위가 점차 확대되고 있다. 하지만 작동매체인 공기의 압축성에 기인하는 비선형성 때문에 설정한 위치 제어 성능의 달성이 용이하지 않다. 위치 제어를 곤란하게 하는 요소로는 구동력에 비해 큰 마찰력과 초기 상태 변화에 따른 시스템 모델의 변화 등이 있다. 그러므로 공기압 구동시스템의 위치 제어기로는 모델링 오차와 모델의 불확실성을 고려한 강인제어기의 설계가 요구되어진다.
비선형 시스템을 대상으로 한 강인한 제어기 중에서 가변구조시스템(variable structure system, VSS) 이론에 근거한 슬라이딩 모드제어(sliding mode control, SMC) 기법은 이론의 간략성과 슬라이딩 모드라는 특성 때문에 강인한 제어 성능이 요구되는 다양한 시스템에 적용되고 있다.
본 논문에서는 공기압 실린더 구동장치의 위치제어성능 향상을 위해 슬라이딩 모드제어 기법을 적용하여 모델링 오차와 파라미터 변동에 강인한 상태피드백 제어기를 설계하였다. 설계된 제어기의 타당성은 다양한 조건하의 실험 결과를 통하여 확인하였다.

영어초록

The pneumatic driving system has advantages such as high output power per weight and low heat generation rate. However, it is difficult to control the position because of its strong non-linearity such as large friction forces compared to driving force, and heat transfer characteristics that change during operation.
Therefore, in order to achieve the control objectives, a robust controller should be designed considering modeling error and model uncertainty. In this paper, a sliding mode controller is designed to improve the position control performance of pneumatic cylinder driving system. Experimental results show that the designed controller achieves the designed control objectives even if the model of the cylinder driving system, such as the initial pressure inside the cylinder and the initial position of the piston is changed.

참고자료

· 없음